IR推出通用有源ORing控制器集成电路实现高效的零故障功率系统
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2005-05-11 00:00
前言:
全球电源管理技术领袖国际整流器公司(International Rectifier,简称IR)近日推出采用高性能有源ORing电路的IR5001S通用高速控制器—N沟道功率MOSFET驱动器。
这款有源ORing集成电路采用SO-8封装,配合外置MOSFET一起使用,可取代传统的二极管ORing,既能显著提升效率,又可降低功耗。许多高端系统,诸如运营商级通信设备、电信和数据通信系统服务器等,需要不间断运行,而有源ORing正好可以满足他们的需要。
IR5001S还可以提供附加的“诊断”功能,有助于延长系统的运行时间,提升服务质量,为客户创造更多的价值。
有源ORing把两个以上的电源结合形成冗余电源,以便在其中一个输入电源发生故障时保留输入电源。当一个输入电源发生故障时,有源ORing 电路会迅速切断非运行的电源,以防止系统总线电压发生故障,同时避免产生较大峰值的逆向电流。
IR5001S有源ORing控制器IC广泛适用于各种有源ORing电路,包括运营商级通信设备的-48V/-24V输入有源ORing、用于冗余AC-DC整流器的24V/48V输出有源ORing、用于多路输出DC-DC及AC-DC电源的12V输出有源ORing,以及低电压输出的冗余VRM DC-DC处理器电源。
在12V输出的系统中,只需并联4个IRF6609 DirectFET MOSFET,便可组成能处理100A电流的ORing电路。IR5001S还可以用于48V/24V系统的反向极性应用,取代大型的D2Pak二极管和昂贵的继电器。
如果把IR5001S与100V的IRF6655 DirectFET MOSFET配合使用,可以提供30W到60W功率级的板上电源。采用小罐式封装的IRF6655比采用SO-8封装的体积减少一半,更适合功率较低的应用系统。采用中罐式封装的100W IRF6644 DirectFET MOSFET适用于功率较高的应用,能提供250W到300W功率级的板上电源,而且无需使用多个并联的SO-8器件或体积更大的独立封装器件。
如果加入简单的电荷泵电路,IR5001S可加装在-48V系统的接地ORing端,以符合“先进电信计算架构”(ATCA)的规范。
新产品采用输入终端(INN和INP)来测量外置MOSFET的漏极和源极之间的不同电压和极性,从而确定输出电压。IC的输出电压(Vout)能驱动外置MOSFET栅极。
如果电流极性反向,该IC会将Vout引脚拉低,使有源ORing MOSFET迅速关断。IR5001S的典型关断延迟为130纳秒,场效应管的典型关断时间则为20纳秒,其速度是业界最快的器件的两倍,可有效地将冗余总线电压骤降到最低值。通常,反向极性保护电路安装在系统机架或控制台,而非电路板上。不过,由于IR这套方案体积小巧,该电路可以贴装在电路板上,大大简化了系统设计。
IR5001S IC的诊
断引脚(场效应管检查引脚FETch及场效应管状态引脚FETst)能确定有源ORing电路的状态。这对于需要保证长时间可靠运行的系统非常重要。每当一个逻辑信号发送到场效应管检查引脚时,IR5001S的输出(Vout)或MOSFET的栅极驱动便会拉低,使MOSFET关断。
在这个瞬间关断周期中,随着电流由MOSFET沟道转移到体漏极二极管,MOSFET漏极到源极的电压会因此上升。如果电压由低于100mV上升到700mV(体漏极二极管的预期值),MOSFET可以保持正常运行,但是如果电压上升到不足300mV的临界值,MOSFET便会短路。场效应管的状态引脚就会向系统发出输出信号,这取决于外置MOSFET的状态。这个特性可对有源ORing电路进行系统级的监测,有助于预先制定维护程序,避免意外系统停机造成的不便。
非对称偏置电压能避免在轻载时发生输出振荡,提高可靠性。IR5001S能以36V到75V的通用电信总线电压(最大100V),或外置偏压及设计灵活的偏压电阻供电。IR5001S还可以防止持续性的栅极短路现象,以及输入引脚上100V以上的持续电压,实现可靠运行。